JP2002170517A - Chemical substance detecting device and method for measuring concentration of chemical substance - Google Patents
Chemical substance detecting device and method for measuring concentration of chemical substanceInfo
- Publication number
- JP2002170517A JP2002170517A JP2000367141A JP2000367141A JP2002170517A JP 2002170517 A JP2002170517 A JP 2002170517A JP 2000367141 A JP2000367141 A JP 2000367141A JP 2000367141 A JP2000367141 A JP 2000367141A JP 2002170517 A JP2002170517 A JP 2002170517A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample gas
- time
- ionization
- flight
- chemical substance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、化学物質の検出
装置および化学物質の濃度測定方法に関し、特に、ハロ
ゲン化有機化学物質のような微量分子を高精度に検出す
るための化学物質の検出装置および化学物質の濃度測定
方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for detecting a chemical substance and a method for measuring the concentration of a chemical substance, and more particularly, to an apparatus for detecting a trace substance such as a halogenated organic chemical substance with high accuracy. And a method for measuring the concentration of a chemical substance.
【０００２】[0002]
【従来の技術】クロロベンゼン類、ダイオキシン類のよ
うな、微量で、有害な化学物質が、燃焼炉、金属精練炉
から排出される排ガス中に含まれて排出されている。環
境問題から、このような微量有害物質の検出および濃度
測定を的確に行うことが、特に強く求められている。2. Description of the Related Art Trace amounts of harmful chemical substances such as chlorobenzenes and dioxins are contained in exhaust gas discharged from combustion furnaces and metal refining furnaces and are discharged. Due to environmental problems, there is a particularly strong demand for accurate detection and concentration measurement of such trace harmful substances.
【０００３】上述のような化学物質の検出、濃度測定の
ための装置として、ガスクロマトグラフ法、質量分析法
のような慣用技術によるものが知られており、そのう
ち、飛行時間型の質量分析法は、ガスクロマトグラフ法
に比べて、その計測時間が短い点で優れている。As a device for detecting and measuring the concentration of a chemical substance as described above, a device using a conventional technique such as gas chromatography or mass spectrometry is known. Among them, a time-of-flight mass spectrometry is known. It is superior to the gas chromatography method in that the measurement time is short.
【０００４】飛行時間型質量分析法は、短パルスレーザ
光や短パルス放電などを用いてサンプルガスを一瞬にイ
オン化して生成したイオンパケット、あるいはサンプル
ガスを電子ビームや真空紫外光で連続的にイオン化し、
一旦イオントラップに蓄積した後に一瞬に放出して得た
イオンパケットを電界で加速してイオン検出器までの一
定距離を飛行させ、イオン検出器に到達する飛行時間の
違いにより質量分離を行い、その質量数に対比する飛行
時間を計測することにより、その物質を同定する方法で
ある。[0004] In the time-of-flight mass spectrometry, an ion packet generated by instantaneously ionizing a sample gas using a short pulse laser beam or a short pulse discharge, or the sample gas is continuously irradiated with an electron beam or vacuum ultraviolet light. Ionized,
Once accumulated in the ion trap, the ion packet obtained by releasing it instantaneously is accelerated by an electric field to fly a certain distance to the ion detector, and mass separation is performed by the difference in flight time reaching the ion detector. It is a method of identifying the substance by measuring the time of flight relative to the mass number.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上述のような飛行時間
型質量分析法では、ある瞬間に生成したイオンパケット
に対して基準時間を設定し、質量数に対応した飛行時間
を計測するので、基準時間からずれて生成したイオン
は、質量数に対応した飛行時間からずれたノイズとして
検出され、計測感度の低下を招くことになる。In the time-of-flight mass spectrometry described above, a reference time is set for an ion packet generated at a certain moment, and the time of flight corresponding to the mass number is measured. Ions generated out of time are detected as noise out of flight time corresponding to the mass number, which causes a decrease in measurement sensitivity.
【０００６】特に、連続的なイオン化を行い、イオント
ラップで蓄積した後、一瞬に放出してイオンパケットを
生成する場合には、イオントラップからの蓄積したイオ
ンの放出後も、イオン生成及びイオントラップへのイオ
ン入射を継続していれば、基準時間からずれてイオンを
生成する事となり、飛行時間計測のノイズが増加するこ
とになり、計測感度の低下を招くことになる。[0006] In particular, in the case where continuous ionization is performed, and stored in the ion trap, and then released instantaneously to generate an ion packet, the ion generation and the ion trap are performed even after the stored ions are released from the ion trap. If the ions continue to be incident on the ion beam, ions will be generated at a time deviated from the reference time, and the noise of the time-of-flight measurement will increase, resulting in a decrease in measurement sensitivity.
【０００７】この発明は、上述の如き問題点を解消する
ためになされたもので、基準時間からずれて飛行時間型
質量分析装置に入るイオンを抑制して飛行時間計測のノ
イズを低減し、検出感度を向上することができ化学物質
の検出装置および化学物質の濃度測定方法を提供するこ
とを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and suppresses ions entering the time-of-flight mass spectrometer deviating from the reference time, thereby reducing noise in time-of-flight measurement and detecting the same. An object of the present invention is to provide an apparatus for detecting a chemical substance and a method for measuring the concentration of the chemical substance, which can improve the sensitivity.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】この発明において、課題
を解決するための手段は下記のように表現される。な
お、その表現中の請求項対応の技術的事項には、括
弧（）付きで、番号、記号等が添記されている。その番
号、記号等は、請求項対応の技術的事項と実施の複数形
態のうちの少なくとも１つの形態の技術的事項との一致
・対応関係を明白にしているが、その請求項対応の技術
的車頃が実施の形態の技術的事項に限定されることを示
すためのものではない。In the present invention, means for solving the problems are expressed as follows. In addition, the technical matters corresponding to the claims in the expression are appended with numbers, symbols, and the like in parentheses (). The numbers, symbols, etc. clarify the correspondence / correspondence between the technical matter corresponding to the claims and the technical matter of at least one of the multiple embodiments. It is not to show that the vehicle is limited to the technical matters of the embodiment.
【０００９】この発明による化学物質の検出装置は、サ
ンプルガスをイオン化するための真空紫外光ランプ
（５）のようなイオン化源と、高周波電界を内部に生成
されてイオン化されたサンプルガスを蓄積するトラップ
手段（７）と、前記トラップ手段（７）に蓄積されたサ
ンプルガスを加速して加速された物質の飛行時間を計測
する質量分析手段（６）と、前記質量分析手段（６）に
よる飛行時間計測のタイミングに同期して前記サンプル
ガスのイオン化を停止するイオン化停止手段とを有して
いるものである。A chemical substance detecting apparatus according to the present invention stores an ionization source such as a vacuum ultraviolet lamp (5) for ionizing a sample gas and a high-frequency electric field generated therein to store the ionized sample gas. Trap means (7), mass analysis means (6) for accelerating a sample gas stored in the trap means (7) and measuring the time of flight of the accelerated substance, and flight by the mass analysis means (6) Ionization stopping means for stopping ionization of the sample gas in synchronization with the timing of time measurement.
【００１０】なお、加速された物質の飛行時間の計測に
よって質量を求め、その物質を同定することは、飛行時
間型の質量分析技術として、慣用技術である。[0010] It is a common technique as a time-of-flight type mass spectrometry technique to determine the mass by measuring the time of flight of the accelerated substance and to identify the substance.
【００１１】イオン化停止手段としては、前記イオン化
源とサンプルガスのイオン化位置の間に設けられ、質量
分析手段（６）による飛行時間計測のタイミングに同期
して開閉してイオン化源から放出される光や電子線など
が前記イオン化位置に至ることを禁止する遮蔽物による
ものや、質量分析手段による飛行時間計測のタイミング
に同期して前記イオン化源自体のイオン化動作をオン・
オフ制御するもの（９）等がある。The ionization stopping means is provided between the ionization source and the ionization position of the sample gas, and opens and closes in synchronization with the time of flight measurement by the mass spectrometer (6), and emits light from the ionization source. The ionization operation of the ionization source itself is turned on in synchronism with the timing of the time of flight measurement by the mass spectrometer or by a shield that prohibits the electron beam from reaching the ionization position.
There is an off-control (9) and the like.
【００１２】また、この発明による化学物質の検出装置
は、サンプルガスをイオン化するための真空紫外光ラン
プ（５）のようなイオン化源と、高周波電界を内部に生
成されてイオン化されたサンプルガスを蓄積するトラッ
プ手段（７）と、前記トラップ手段（７）に蓄積された
サンプルガスを加速して加速された物質の飛行時間を計
測する質量分析手段（６）と、前記質量分析手段（６）
による飛行時間計測のタイミングに同期して、イオン化
したサンプルガスの前記トラップ手段（７）への入射を
禁止する入射禁止手段とを有しているものである。Further, the chemical substance detection apparatus according to the present invention includes an ionization source such as a vacuum ultraviolet lamp (5) for ionizing a sample gas, and a high-frequency electric field generated inside to ionize the sample gas. A trapping means for accumulating the gas; a mass analyzing means for accelerating a sample gas accumulated in the trapping means and measuring a time of flight of the accelerated substance; and the mass analyzing means.
And an incidence prohibiting means for prohibiting the ionized sample gas from entering the trap means (7) in synchronization with the timing of flight time measurement.
【００１３】入射禁止手段としては、前記イオン化源に
よるサンプルガスのイオン化位置と前記トラップ（７）
との間に設けられ、前記質量分析手段（６）による飛行
時間計測のタイミングに同期して開閉してイオン化した
サンプルガスが前記トラップ手段（７）へ入射すること
を禁止する遮蔽物によるものや、前記イオン化源による
サンプルガスのイオン化位置と前記トラップ手段（７）
との間に設けられ、前記質量分析手段（６）による飛行
時間計測のタイミングに同期して電圧を印加されること
により、イオン化されたサンプルガスの前記トラップ手
段（７）に対する入射方向を偏向する一対の偏向電極
（１０ａ、１０ｂ）によるもの等がある。[0013] The injection inhibiting means includes an ionization position of the sample gas by the ionization source and the trap (7).
And a shield that opens and closes in synchronization with the timing of flight time measurement by the mass spectrometer (6) and prohibits the ionized sample gas from entering the trap (7). The ionization position of the sample gas by the ionization source and the trapping means (7)
And a voltage is applied in synchronization with the time of flight measurement by the mass analysis means (6) to deflect the direction of incidence of the ionized sample gas to the trap means (7). Some include a pair of deflection electrodes (10a, 10b).
【００１４】また、サンプルガスをイオン化するイオン
化源としては真空紫外光源（５）があり、発生した真空
紫外光によってサンプルガスをイオン化する。この場
合、特定物質のイオン化エネルギーに対して、それを上
回る光子エネルギーを持つ真空紫外光を照射して、その
物質を１光子のエネルギーでイオン化することができ
る。As an ionization source for ionizing the sample gas, there is a vacuum ultraviolet light source (5), and the sample gas is ionized by the generated vacuum ultraviolet light. In this case, the specific substance can be ionized with one-photon energy by irradiating vacuum ultraviolet light having a photon energy higher than the ionization energy of the specific substance.
【００１５】検出対象の化学物質としては、ポリクロロ
ジベンゾパラダイオキシン、ポリクロロジベンゾフラ
ン、ポリクロロビフェニール、ポリクロロベンゼン、ポ
リクロロフェノール、ポリクロロナフタレン等の塩素化
有機化合物がある。The chemicals to be detected include chlorinated organic compounds such as polychlorodibenzoparadioxin, polychlorodibenzofuran, polychlorobiphenyl, polychlorobenzene, polychlorophenol and polychloronaphthalene.
【００１６】また、この発明による化学物質の検出装置
は、サンプルガスをイオン化し、イオン化されたサンプ
ルガスをイオントラップ（７）によって蓄積し、蓄積さ
れたイオン化ガスを加速し、加速された物質の飛行時間
の計測に基づいて物質を同定し、濃度を測定するにあた
り、飛行時間計測のタイミングと同期してサンプルガス
のイオン化を停止するか、イオン化したサンプルガスの
イオントラップ（７）への入射を停止するものである。Further, in the chemical substance detecting apparatus according to the present invention, the sample gas is ionized, the ionized sample gas is accumulated by the ion trap (7), the accumulated ionized gas is accelerated, and the accelerated substance is detected. In identifying the substance based on the time-of-flight measurement and measuring the concentration, the ionization of the sample gas is stopped in synchronization with the timing of the time-of-flight measurement, or the ionized sample gas is injected into the ion trap (7). It will stop.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照してこの発
明の実施の形態を詳細に説明する。図１はこの発明によ
る化学物質の検出装置の一つの実施例の形態を示してい
る。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an embodiment of a chemical substance detecting apparatus according to the present invention.
【００１８】この発明による化学物質の検出装置は、イ
オン化室１がガス導入装置２と共に設けられている。ガ
ス導入装置２はガス噴射管３を備えている。ガス噴射管
３は、パルスバルブのようなオリフィスを用いた開閉弁
あるいはキャピラリ管により形成されている。ガス噴射
管３に導入側から導入されるサンプルガスＧｓはイオン
化室１に導入される。In the apparatus for detecting a chemical substance according to the present invention, an ionization chamber 1 is provided together with a gas introduction device 2. The gas introduction device 2 includes a gas injection pipe 3. The gas injection pipe 3 is formed by an on-off valve using an orifice such as a pulse valve or a capillary pipe. The sample gas Gs introduced from the introduction side into the gas injection pipe 3 is introduced into the ionization chamber 1.
【００１９】サンプルガスＧｓには、クロロベンゼンの
ようなハロゲン化有機化合物（以下、検出対象物質とい
う）が含まれていることが想定されている。ガス噴射管
３の周囲にはヒータ４が設けられている。ヒータ４は検
出対象物質がガス噴射管３の内壁に付着することを防止
するための加熱装置である。It is assumed that the sample gas Gs contains a halogenated organic compound such as chlorobenzene (hereinafter referred to as a substance to be detected). A heater 4 is provided around the gas injection pipe 3. The heater 4 is a heating device for preventing the substance to be detected from adhering to the inner wall of the gas injection pipe 3.
【００２０】イオン化室１には紫外光発生手段として真
空紫外光ランプ５が設けられている。真空紫外光ランプ
５は、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等の希ガスや、Ｈ2、Ｏ2、Ｃｌ
2等をＡｒ、Ｈｅに添加したガスの放電により、真空紫
外光Ｌを発生する。The ionization chamber 1 is provided with a vacuum ultraviolet light lamp 5 as an ultraviolet light generating means. The vacuum ultraviolet light lamp 5 is made of a rare gas such as Ar, Kr, Xe, H 2 , O 2 , Cl
Vacuum ultraviolet light L is generated by discharge of a gas obtained by adding 2 or the like to Ar or He.
【００２１】真空紫外光ランプ５は、放電するガスの種
類を変えることで、発生する真空紫外光の光子エネルギ
量を変え、計測する物質のイオン化エネルギ以上の光子
エネルギを持つ真空紫外光Ｌを発生する。The vacuum ultraviolet light lamp 5 changes the kind of gas to be discharged to change the amount of photon energy of the generated vacuum ultraviolet light, and generates a vacuum ultraviolet light L having a photon energy equal to or more than the ionization energy of the substance to be measured. I do.
【００２２】イオン化室１に導入されたサンプルガスＧ
ｓは、イオン化室１内において、真空紫外光ランプ５が
出力する真空紫外光Ｌの照射を受け、真空紫外光Ｌより
光子エネルギを受け取ってイオン化する。Sample gas G introduced into the ionization chamber 1
In the ionization chamber 1, s is irradiated with the vacuum ultraviolet light L output from the vacuum ultraviolet light lamp 5, receives photon energy from the vacuum ultraviolet light L, and is ionized.
【００２３】イオン化したサンプルガスＧｓｉは、高周
波電界を内部に生成するイオントラップ７に蓄積され
る。イオントラップ７は、慣用技術によるものであり、
イオントラップ電源８による高周波電圧の印加によって
高周波電界を内部に生成する。イオントラップ電源８に
よる高周波電圧とイオントラップ７の中で蓄積されるイ
オンの質量数との間には対応関係がある。The ionized sample gas Gsi is stored in the ion trap 7 that generates a high-frequency electric field inside. The ion trap 7 is based on conventional technology,
A high-frequency electric field is generated inside by application of a high-frequency voltage by the ion trap power supply 8. There is a correspondence between the high-frequency voltage from the ion trap power supply 8 and the mass number of ions stored in the ion trap 7.
【００２４】検出対象の特定物質をイオントラップ７に
一定時間蓄積した後に、イオントラップ７に対して引出
し加速電圧を印加することにより、イオントラップ７に
蓄積された特定のイオン化物質はイオントラップ７から
引き出され、イオン化室１に隣接して設けられた質量分
析装置６内に導入される。After a specific substance to be detected is stored in the ion trap 7 for a certain period of time, a specific accelerating voltage is applied to the ion trap 7 so that the specific ionized substance stored in the ion trap 7 is removed from the ion trap 7. It is extracted and introduced into a mass spectrometer 6 provided adjacent to the ionization chamber 1.
【００２５】イオントラップ７に対する引出し加速電圧
の印加タイミングに同期して真空紫外光ランプ５のラン
プ放電制御電源９をオン・オフ制御し、質量分析装置６
でイオンの飛行時間を計測する一定時間だけ、放電を停
止し、真空紫外光の発生を停止する。従って、ランプ放
電制御電源９は、イオン化停止手段として機能し、質量
分析装置６によるイオン化物質の飛行時間計測のタイミ
ングに同期してサンプルガスのイオン化を停止する。The lamp discharge control power supply 9 of the vacuum ultraviolet light lamp 5 is turned on / off in synchronization with the application timing of the extraction acceleration voltage to the ion trap 7, and the mass spectrometer 6
The discharge is stopped and the generation of vacuum ultraviolet light is stopped for a certain period of time during which the flight time of ions is measured. Therefore, the lamp discharge control power supply 9 functions as an ionization stopping unit, and stops the ionization of the sample gas in synchronization with the timing of measuring the time of flight of the ionized substance by the mass spectrometer 6.
【００２６】質量分析装置６に導入されたイオン化物質
は、一瞬に加速電圧を受けて質量分析装置６内を飛行す
る。質量分析装置６はその飛行時間を測定する。イオン
化物質の飛行時間と飛行物質の質量との間には高度の対
応関係があり、飛行時間より飛行物質の質量を検出し、
質量より物質を同定することができる。The ionized substance introduced into the mass spectrometer 6 receives the acceleration voltage instantaneously and flies inside the mass spectrometer 6. The mass spectrometer 6 measures the time of flight. There is an altitude correspondence between the time of flight of the ionized material and the mass of the flying material, and the mass of the flying material is detected from the time of flight,
The substance can be identified from the mass.
【００２７】[0027]
【実施例１】サンプルガスＧｓとして、ヘリウムガスに
より希釈された１０ｐｐｍのモノクロロベンゼンを用い
た。ガス噴射管３に導入されるサンプルガスＧｓは、ヒ
ータ４によって加熱された後にイオン化室１に導入され
る。Example 1 As sample gas Gs, 10 ppm of monochlorobenzene diluted with helium gas was used. The sample gas Gs introduced into the gas injection pipe 3 is introduced into the ionization chamber 1 after being heated by the heater 4.
【００２８】イオン化室１に導入されたサンプルガスＧ
ｓは、真空紫外光ランプ５が発生する真空紫外光Ｌの照
射を受けてイオン化する。真空紫外光ランプ５は、真空
紫外光Ｌとして、Ｈ2とＡｒの混合ガスをマイクロ波放
電し、光子エネルギ１０．２ｅＶの光を発生した。Sample gas G introduced into the ionization chamber 1
s is ionized by irradiation with vacuum ultraviolet light L generated by the vacuum ultraviolet lamp 5. The vacuum ultraviolet light lamp 5 microwave-discharges a mixed gas of H 2 and Ar as vacuum ultraviolet light L, and generates light having a photon energy of 10.2 eV.
【００２９】このような真空紫外光Ｌの照射を受けてイ
オン化したサンプルガスＧｓｉは、高周波電界を内部に
生成されるイオントラップ７内に蓄積される。イオント
ラップ７にはイオントラップ電源８によって高周波電圧
が印加される。イオントラップ電源８で発生する高周波
の周波数及び電圧と、イオントラップ７の中で蓄積され
るイオンの質量数との間には、対応関係がある。The sample gas Gsi ionized by the irradiation of the vacuum ultraviolet light L is accumulated in the ion trap 7 in which a high-frequency electric field is generated. A high frequency voltage is applied to the ion trap 7 by an ion trap power supply 8. There is a correspondence between the frequency and voltage of the high frequency generated by the ion trap power supply 8 and the mass number of ions stored in the ion trap 7.
【００３０】イオントラップ７で特定物質を０．１ｓ間
蓄積した後、イオントラップ７に引出し加速電圧を印加
することにより、イオントラップ７に蓄積された特定イ
オン化物質が質量分析装置６に導入されて質量分析装置
６の中で飛行し、その飛行時間を測定することで、質量
分析される。After the specific substance is accumulated in the ion trap 7 for 0.1 s, the specific ionized substance accumulated in the ion trap 7 is introduced into the mass spectrometer 6 by applying a drawing acceleration voltage to the ion trap 7. By flying in the mass spectrometer 6 and measuring the time of flight, mass analysis is performed.
【００３１】この時、イオントラップ７に引出し加速電
圧を印加するトリガ信号に同期して、真空紫外光ランプ
５のランプ放電制御電源９をオン・オフし、質量分析装
置６で飛行時間を計測する１０ｍｓの間、真空紫外光ラ
ンプ５の放電を停止し、真空紫外光Ｌを停止する。At this time, the lamp discharge control power supply 9 of the vacuum ultraviolet light lamp 5 is turned on / off in synchronization with a trigger signal for applying an extraction acceleration voltage to the ion trap 7, and the time of flight is measured by the mass spectrometer 6. During 10 ms, the discharge of the vacuum ultraviolet light lamp 5 is stopped, and the vacuum ultraviolet light L is stopped.
【００３２】質量分析の結果として得られたモノクロロ
ベンゼンの信号に対し、図３に示すように、ノイズレベ
ルは０．５ｍＶであった。同図には、従来方法である飛
行時間計測中にも真空紫外光の照射を継続した場合のノ
イズレベルを示しており、その値は０．８ｍＶであった
ことから、飛行時間計測中に、真空紫外光照射を停止す
る事により、ノイズレベルを低減できた。The noise level of the monochlorobenzene signal obtained as a result of mass spectrometry was 0.5 mV, as shown in FIG. The figure shows the noise level when vacuum ultraviolet light irradiation is continued during the flight time measurement, which is a conventional method, and the value was 0.8 mV. By stopping the irradiation of the vacuum ultraviolet light, the noise level could be reduced.
【００３３】図２は、この発明による化学物質の検出装
置の他の実施の形態を示している。図２におけるイオン
化室１、ガス導入装置２、ガス噴射管３、ヒータ４、真
空紫外光ランプ５、質量分析装置６の構成は、図１に示
されるものと全く同一である。FIG. 2 shows another embodiment of the chemical substance detecting apparatus according to the present invention. The configurations of the ionization chamber 1, the gas introduction device 2, the gas injection tube 3, the heater 4, the vacuum ultraviolet lamp 5, and the mass spectrometer 6 in FIG. 2 are exactly the same as those shown in FIG.
【００３４】この実施の形態では、真空紫外光ランプ５
の真空紫外光照射によるサンプルガスのイオン化位置Ｐ
とイオントラップ７との間に一対のイオン入射偏向電極
１０ａと１０ｂが設けられている。イオン入射偏向電極
１０ａ、１０ｂは、電極電圧印加電源１１による電圧印
加により、イオン化されたサンプルガスＧｓｉのイオン
トラップ７に対する入射方向を偏向し、イオン化された
サンプルガスＧｓｉがイオントラップ７に入射すること
を選択的に禁止する。In this embodiment, the vacuum ultraviolet lamp 5
Position P of sample gas by vacuum ultraviolet light irradiation
A pair of ion incidence deflection electrodes 10 a and 10 b are provided between the ion trap 7 and the ion trap 7. The ion incidence deflection electrodes 10a and 10b deflect the incident direction of the ionized sample gas Gsi to the ion trap 7 by applying a voltage from the electrode voltage application power supply 11, and the ionized sample gas Gsi enters the ion trap 7. Is selectively prohibited.
【００３５】電極電圧印加電源１１が、イオントラップ
７に引出し加速電圧を印加するトリガ信号に同期して印
加電圧を制御されることにより、質量分析装置６による
イオン化物質の飛行時間計測のタイミングに同期して、
イオン入射偏向電極１０ａ、１０ｂによって、イオン化
されたサンプルガスＧｓｉがイオントラップ７に入射す
ることが禁止される。The electrode voltage application power supply 11 controls the applied voltage in synchronization with a trigger signal for applying an extraction accelerating voltage to the ion trap 7, thereby synchronizing with the time of flight time measurement of the ionized substance by the mass spectrometer 6. do it,
The ion incident deflection electrodes 10a and 10b prohibit the ionized sample gas Gsi from being incident on the ion trap 7.
【００３６】[0036]
【実施例２】サンプルガスＧｓとして、ヘリウムガスに
より希釈された１０ｐｐｍのモノクロロベンゼンを用い
た。ガス噴射管３に導入されるサンプルガスＧｓは、ヒ
ータ４によって加熱された後にイオン化室１に導入され
る。Example 2 As sample gas Gs, 10 ppm of monochlorobenzene diluted with helium gas was used. The sample gas Gs introduced into the gas injection pipe 3 is introduced into the ionization chamber 1 after being heated by the heater 4.
【００３７】イオン化室１に導入されたサンプルガスＧ
ｓは、真空紫外光ランプ５が発生する真空紫外光Ｌの照
射を受けてイオン化する。真空紫外光ランプ５は、真空
紫外光Ｌとして、Ｈ2とＡｒの混合ガスをマイクロ波放
電し、光子エネルギ１０．２ｅＶの光を発生した。Sample gas G introduced into the ionization chamber 1
s is ionized by irradiation with vacuum ultraviolet light L generated by the vacuum ultraviolet lamp 5. The vacuum ultraviolet light lamp 5 microwave-discharges a mixed gas of H 2 and Ar as vacuum ultraviolet light L, and generates light having a photon energy of 10.2 eV.
【００３８】このような真空紫外光Ｌの照射を受けてイ
オン化したサンプルガスＧｓｉは、イオン入射偏向電極
１０ａ、１０ｂを通して、高周波電界を内部に生成され
るイオントラップ７に蓄積される。イオン化したサンプ
ルガスＧｓｉをイオントラップ７に蓄積している間、イ
オン化したサンプルガスＧｓｉがイオントラップ７に導
入されるよう、一対のイオン入射偏向電極１０ａと１０
ｂの間には同電位を電極電圧印加電源１１から印加して
いる。The sample gas Gsi ionized by the irradiation of the vacuum ultraviolet light L is accumulated in the ion trap 7 in which a high-frequency electric field is generated through the ion incident deflection electrodes 10a and 10b. While accumulating the ionized sample gas Gsi in the ion trap 7, a pair of ion incident deflection electrodes 10a and 10a are introduced so that the ionized sample gas Gsi is introduced into the ion trap 7.
During the period b, the same potential is applied from the electrode voltage application power supply 11.
【００３９】イオントラップ７で特定物質を０．１ｓ間
蓄積した後、イオントラップ７に対して引出し加速電圧
を印加することにより、イオントラップ７に蓄積された
特定イオン化物質が質量分析装置６に導入されて質量分
析装置６の中で飛行し、その飛行時間を測定すること
で、質量分析される。After the specific substance is accumulated for 0.1 s in the ion trap 7, a specific accelerating voltage is applied to the ion trap 7, whereby the specific ionized substance accumulated in the ion trap 7 is introduced into the mass spectrometer 6. Then, it flies in the mass spectrometer 6 and measures the time of flight to perform mass analysis.
【００４０】この時、イオントラップ７に引出し加速電
圧を印加するトリガ信号に同期して、電極電圧印加電源
１１を制御して質量分析装置６で飛行時間を計測する
０．１ｍｓの間、イオン入射偏向電極１０ａと１０ｂ間
に５Ｖの電位差を印加する事により、イオン化したサン
プルガスＧｓｉがイオントラップ７に入射することが阻
止される。At this time, in synchronization with the trigger signal for applying the extraction acceleration voltage to the ion trap 7, the ion voltage is applied for 0.1 ms during which the mass spectrometer 6 measures the flight time by controlling the electrode voltage application power supply 11. By applying a potential difference of 5 V between the deflection electrodes 10a and 10b, the ionized sample gas Gsi is prevented from entering the ion trap 7.
【００４１】質量分析の結果として得られたモノクロロ
ベンゼンの信号に対し、図３に示すようにノイズレベル
は０．６ｍＶであった。同図には、従来方法としてイオ
ン入射偏向電極１０を使用しない場合のノイズレベルを
示しており、その値は０．８ｍＶであったことから、飛
行時間計測中に、イオントラップ７へのイオン入射を阻
止する事により、ノイズレベルを低減できた。With respect to the monochlorobenzene signal obtained as a result of mass spectrometry, the noise level was 0.6 mV as shown in FIG. The figure shows the noise level when the ion incidence deflection electrode 10 is not used as the conventional method. Since the value is 0.8 mV, the ion incidence on the ion trap 7 during the measurement of the time of flight is shown. The noise level was able to be reduced by blocking the noise.
【００４２】[0042]
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、この発
明による化学物質の検出装置および化学物質の濃度測定
方法によれば、質量分析装置での飛行時間計測時にサン
プルガスのイオン化を停止、あるいはイオントラップへ
のイオンの入射を禁止することにより、計測のノイズレ
ベルの低下が図れ、その結果、計測感度の向上が図れ
る。As can be understood from the above description, according to the chemical substance detecting apparatus and the chemical substance concentration measuring method according to the present invention, the ionization of the sample gas is stopped or stopped when the time of flight is measured by the mass spectrometer. By prohibiting the entry of ions into the ion trap, the measurement noise level can be reduced, and as a result, the measurement sensitivity can be improved.
【図１】この発明による化学物質の検出装置の一つの実
施の形態を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of a chemical substance detection device according to the present invention.
【図２】この発明による化学物質の検出装置の他の実施
の形態を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing another embodiment of the chemical substance detection device according to the present invention.
【図３】この発明による化学物質の検出装置におけるノ
イズレベルと従来の化学物質の検出装置におけるノイズ
レベルとを比較して示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a comparison between a noise level in a chemical substance detection device according to the present invention and a noise level in a conventional chemical substance detection device.
１ イオン化室 ２ ガス導入装置 ３ ガス噴射管 ４ ヒータ ５ 真空紫外光ランプ ６ 質量分析装置 ７ イオントラップ ８ イオントラップ電源 ９ ランプ放電制御電源 １０ａ、１０ｂ イオン入射偏向電極 １１ 電極電圧印加電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ionization room 2 Gas introduction device 3 Gas injection tube 4 Heater 5 Vacuum ultraviolet light lamp 6 Mass spectrometer 7 Ion trap 8 Ion trap power supply 9 Lamp discharge control power supply 10a, 10b Ion incidence deflection electrode 11 Electrode voltage application power supply
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山越 英男 横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重 工業株式会社基盤技術研究所内 Ｆターム(参考） 5C038 GG07 GH10 GH11 GH13 GH15 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Hideo Yamakoshi 1-8-1 Koura, Kanazawa-ku, Yokohama-shi F-term in the Basic Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (reference) 5C038 GG07 GH10 GH11 GH13 GH15
Claims (10)
ン化源と、 高周波電界を内部に生成させてイオン化されたサンプル
ガスを蓄積するトラップ手段と、 前記トラップ手段に蓄積されたサンプルガスを加速して
加速された物質の飛行時間を計測する質量分析手段と、 前記質量分析手段による飛行時間計測のタイミングに同
期して前記サンプルガスのイオン化を停止するイオン化
停止手段と、 を有していることを特徴とする化学物質の検出装置。1. An ionization source for ionizing a sample gas, trapping means for generating a high-frequency electric field therein to accumulate ionized sample gas, and accelerating and accelerating the sample gas accumulated in the trapping means. Mass spectrometry means for measuring the time of flight of the substance, and ionization stopping means for stopping ionization of the sample gas in synchronization with the time of flight time measurement by the mass spectrometry means. Detecting device for chemical substances.
源とサンプルガスのイオン化位置の間に設けられ、前記
質量分析手段による飛行時間計測のタイミングに同期し
て開閉してイオン化源から照射されるイオン化するもの
が前記イオン化位置に至ることを禁止する遮蔽物による
ものであることを特徴とする請求項１に記載の化学物質
の検出装置。2. The ionization stopping means is provided between the ionization source and the ionization position of the sample gas, and is opened and closed in synchronization with the time of flight measurement by the mass spectrometry means, and is irradiated from the ionization source. The chemical substance detection device according to claim 1, wherein the object is a shield that prohibits reaching the ionization position.
手段による飛行時間計測のタイミングに同期して前記イ
オン化源自体のイオン化動作をオン・オフ制御するもの
であることを特徴とする請求項１に記載の化学物質の検
出装置。3. The apparatus according to claim 1, wherein said ionization stopping means controls on / off of an ionization operation of said ionization source itself in synchronization with a time of flight measurement by said mass analysis means. An apparatus for detecting a chemical substance according to claim 1.
ン化源と、 高周波電界を内部に生成されてイオン化されたサンプル
ガスを蓄積するトラップ手段と、 前記トラップ手段に蓄積されたサンプルガスを加速して
加速された物質の飛行時間を計測する質量分析手段と、 前記質量分析手段による飛行時間計測のタイミングに同
期して、イオン化したサンプルガスの前記トラップ手段
への入射を禁止する入射禁止手段と、 を有していることを特徴とする化学物質の検出装置。4. An ionization source for ionizing a sample gas, trapping means for generating a high-frequency electric field therein to accumulate ionized sample gas, and accelerating and accelerating the sample gas stored in the trapping means. Mass analysis means for measuring the time of flight of the sampled substance; and incidence inhibition means for inhibiting the ionized sample gas from entering the trap means in synchronization with the time of flight measurement by the mass analysis means. An apparatus for detecting a chemical substance.
よるサンプルガスのイオン化位置と前記トラップ手段と
の間に設けられ、前記質量分析手段による飛行時間計測
のタイミングに同期して開閉してイオン化したサンプル
ガスが前記トラップ手段へ入射することを禁止する遮蔽
物によるものであることを特徴とする請求項４に記載の
化学物質の検出装置。5. The injection inhibiting means is provided between an ionization position of the sample gas by the ionization source and the trapping means, and is opened and closed in synchronization with a time of flight measurement by the mass analysis means to ionize. The chemical substance detection device according to claim 4, wherein the sample gas is generated by a shield that prohibits the sample gas from entering the trap unit.
よるサンプルガスのイオン化位置と前記トラップ手段と
の間に設けられ、前記質量分析手段による飛行時間計測
のタイミングに同期して電圧を印加されることにより、
イオン化されたサンプルガスの前記トラップ手段に対す
る入射方向を偏向する偏向電極によるものであることを
特徴とする請求項４に記載の化学物質の検出装置。6. The injection inhibiting means is provided between an ionization position of the sample gas by the ionization source and the trap means, and receives a voltage in synchronization with a time of flight measurement by the mass analysis means. By doing
5. The chemical substance detecting device according to claim 4, wherein a deflection electrode deflects an incident direction of the ionized sample gas to the trap unit.
が、真空紫外光源であり、発生した真空紫外光によって
サンプルガスをイオン化するものであることを特徴とす
る請求項１〜６のいずれか１項に記載の化学物質の検出
装置。7. The method according to claim 1, wherein the ionization source for ionizing the sample gas is a vacuum ultraviolet light source, and the sample gas is ionized by the generated vacuum ultraviolet light. An apparatus for detecting a chemical substance according to claim 1.
ゾパラダイオキシン、ポリクロロジベンゾフラン、ポリ
クロロビフェニール、ポリクロロベンゼン、ポリクロロ
フェノール、ポリクロロナフタレン等の塩素化有機化合
物であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項
に記載の化学物質の検出装置。8. The chemical substance to be detected is a chlorinated organic compound such as polychlorodibenzoparadioxin, polychlorodibenzofuran, polychlorobiphenyl, polychlorobenzene, polychlorophenol, and polychloronaphthalene. An apparatus for detecting a chemical substance according to any one of claims 1 to 7.
れたサンプルガスをイオントラップによって蓄積し、蓄
積されたイオン化ガスを加速し、加速された物質の飛行
時間の計測に基づいて物質を同定し、濃度を測定するに
あたり、飛行時間計測のタイミングと同期してサンプル
ガスのイオン化を停止することを特徴とする化学物質の
濃度測定方法。9. A method for ionizing a sample gas, accumulating the ionized sample gas by an ion trap, accelerating the accumulated ionized gas, identifying a substance based on a measurement of a time of flight of the accelerated substance, and identifying a concentration of the substance. A method for measuring the concentration of a chemical substance, comprising: stopping ionization of a sample gas in synchronization with the timing of time-of-flight measurement when measuring the chemical substance.
されたサンプルガスをイオントラップによって蓄積し、
蓄積されたイオン化ガスを加速し、加速された物質の飛
行時間の計測に基づいて物質を同定し、濃度を測定する
にあたり、飛行時間計測のタイミングと同期してイオン
化したサンプルガスのイオントラップへの入射を停止す
ることを特徴とする化学物質の濃度測定方法。10. A sample gas is ionized, and the ionized sample gas is stored by an ion trap.
Accelerate the accumulated ionized gas, identify the substance based on the time-of-flight measurement of the accelerated substance, and measure the concentration.In measuring the time-of-flight, the ionized sample gas is transferred to the ion trap. A method for measuring the concentration of a chemical substance, characterized by stopping the incidence.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000367141A JP3676227B2 (en) | 2000-12-01 | 2000-12-01 | Chemical substance detection apparatus and chemical substance concentration measurement method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000367141A JP3676227B2 (en) | 2000-12-01 | 2000-12-01 | Chemical substance detection apparatus and chemical substance concentration measurement method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002170517A true JP2002170517A (en) | 2002-06-14 |
| JP3676227B2 JP3676227B2 (en) | 2005-07-27 |
Family
ID=18837631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000367141A Expired - Fee Related JP3676227B2 (en) | 2000-12-01 | 2000-12-01 | Chemical substance detection apparatus and chemical substance concentration measurement method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3676227B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009107464A1 (en) | 2008-02-25 | 2009-09-03 | 三菱重工業株式会社 | Nuclear material detection device, nuclear material inspection system, and clearance device |
| JP2011252893A (en) * | 2010-06-04 | 2011-12-15 | Nippon Steel Corp | On-vehicle environmental load gas measuring device and measuring method |
| JP2014526769A (en) * | 2011-08-05 | 2014-10-06 | アンスティテュ ナスィヨナル ドゥ ラ ルシェルシュ アグロナミーク−イエヌエールア | Tandem mass spectrometer and tandem mass spectrometry method |
-
2000
- 2000-12-01 JP JP2000367141A patent/JP3676227B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009107464A1 (en) | 2008-02-25 | 2009-09-03 | 三菱重工業株式会社 | Nuclear material detection device, nuclear material inspection system, and clearance device |
| JP2011252893A (en) * | 2010-06-04 | 2011-12-15 | Nippon Steel Corp | On-vehicle environmental load gas measuring device and measuring method |
| JP2014526769A (en) * | 2011-08-05 | 2014-10-06 | アンスティテュ ナスィヨナル ドゥ ラ ルシェルシュ アグロナミーク−イエヌエールア | Tandem mass spectrometer and tandem mass spectrometry method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3676227B2 (en) | 2005-07-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3801866B2 (en) | Time-of-flight mass spectrometer | |
| US8829467B2 (en) | Analytical apparatus | |
| CA2251699A1 (en) | Real-time multispecies monitoring by laser mass spectrometry | |
| US8188444B2 (en) | Analytic spectrometers with non-radioactive electron sources | |
| GB2306766A (en) | Mass spectrometer | |
| CA2381070C (en) | Detector of chemical substances and concentration-measuring method of chemical substances | |
| US5371364A (en) | Practical implementations for ion mobility sensor | |
| US5294794A (en) | Automatic compensation for ion mobility sensor | |
| US5300773A (en) | Pulsed ionization ion mobility sensor | |
| US20080067356A1 (en) | Ionization of neutral gas-phase molecules and mass calibrants | |
| EP2107594A3 (en) | Apparatus and method for detecting organic trace components | |
| RU124434U1 (en) | MASS SPECTROMETER | |
| JP3676227B2 (en) | Chemical substance detection apparatus and chemical substance concentration measurement method | |
| JPH02176459A (en) | Liquid chromatograph mass spectroscope | |
| ATE279783T1 (en) | TIME OF FLIGHT MASS SPECTROMETERION SOURCE FOR ANALYZING GAS SAMPLES | |
| JP3664977B2 (en) | Chemical substance detection device | |
| JP2002189018A (en) | Detection device for chemical substance | |
| JP3652922B2 (en) | Chemical substance detection device | |
| CN112074927A (en) | Apparatus and method for mass spectrometry of particles | |
| JPH07161336A (en) | Mass spectrometry and device for it | |
| JP2000088809A (en) | Detecting method and detecting device for specific atom in solid | |
| JP3571215B2 (en) | High sensitivity supersonic molecular jet multi-photon ionization mass spectrometer and its high sensitivity detection method | |
| JP2002181790A (en) | Detector for chemical substance | |
| JP3664976B2 (en) | Chemical substance detection device | |
| JP3664974B2 (en) | Chemical substance detection device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040907 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041108 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050412 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050427 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090513 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090513 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100513 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100513 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110513 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120513 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130513 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140513 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |